(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの点火プラグ穴へねじ込むように構成されたハウジングと、
前記ハウジングの中心から延び出す中心電極と、
前記ハウジングから放射状に内部へ延びる接地電極と、
前記ハウジングに取り付けられた点火室カップとを備え、
前記ハウジングは、前記ハウジングを少なくとも部分的に通して放射状に延びるガス通し空洞室を区画しており、
前記ガス通し空洞室は前記ハウジングを完全に通して延びていることを特徴とするプレチャンバー点火プラグ。
【請求項２】
前記ハウジングは、前記点火プラグ穴の雌ねじと噛みあうように調整され構成された外ねじを備え、
前記ガス通し空洞室は、前記外ねじの範囲に開口していることを特徴とする請求項１に記載のプレチャンバー点火プラグ。
【請求項３】
前記ガス通し空洞室は、前記ハウジングの周囲のまわりに等間隔に配置されたＮ個の筒状の空洞室を含み、前記Ｎは１より大きい整数であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプレチャンバー点火プラグ。
【請求項４】
前記Ｎは、４であることを特徴とする請求項３に記載のプレチャンバー点火プラグ。
【請求項５】
前記ガス通し空洞室は点火火花が前記中心電極と前記接地電極との間で生成されるときに、前記ハウジング内に存在する燃焼済ガスを収容するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のプレチャンバー点火プラグ。
【請求項６】
前記中心電極は、第１端部と、前記第１端部の反対側の第２端部とを有し、かつ、前記中心電極は、本体部分と、先端部分とを備え、前記本体部分は、前記第１端部から前記先端部分へ延びており、前記先端部分は、前記本体部分から前記第２端部へ延びていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のプレチャンバー点火プラグ。
【請求項７】
前記中心電極の前記本体部分は第１の高さを有し、前記ガス通し空洞室は、前記第１の高さとほぼ等しい第２の高さを有することを特徴とする請求項６に記載のプレチャンバー点火プラグ。
【請求項８】
前記ガス通し空洞室の前記第２の高さと、前記中心電極の前記本体部分の前記第１の高さとは、軸方向に関して整合して位置付けられていることを特徴とする請求項７に記載のプレチャンバー点火プラグ。
【請求項９】
前記ハウジングと前記点火室カップは所定の容積を区画しており、前記中心電極と前記接地電極とは前記容積の１／２の中に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載のプレチャンバー点火プラグ。
【請求項１０】
前記中心電極と前記接地電極とは前記容積の１／３の中に配置されていることを特徴とする請求項９に記載のプレチャンバー点火プラグ。
【請求項１１】
エンジンの点火プラグ穴へねじ込むように構成されたハウジングと、
前記ハウジングの中心から延び出す中心電極と、
前記ハウジングから放射状に内部へ延びる接地電極と、
前記ハウジングに取り付けられた点火室カップとを備え、
前記ハウジングは、前記ハウジングを少なくとも部分的に通して放射状に延びるガス通し空洞室を区画しており、
前記ハウジングは、前記ガス通し空洞室と流体的に連通した二次ガス空洞室を区画し、この二次ガス空洞室は前記ハウジングの内側の表面を通ることなく前記ハウジングの内部に放射状に延びることを特徴とするプレチャンバー点火プラグ。
【請求項１２】
前記ガス通し空洞室は、Ｕ字状の形を有することを特徴とする請求項１１に記載のプレチャンバー点火プラグ。
【請求項１３】
前記ガス通し空洞室および前記二次ガス空洞室は、軸方向に関して、前記中心電極と整合して位置付けられ、かつ、前記接地電極の少なくとも一部と整合して位置付けられていることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載のプレチャンバー点火プラグ。
【請求項１４】
前記ガス通し空洞室および前記二次ガス空洞室は点火火花が前記中心電極と前記接地電極との間で生成されるときに、前記ハウジング内に存在する燃焼済ガスを収容するように構成されていることを特徴とする請求項１１から請求項１３のいずれかに記載のプレチャンバー点火プラグ。
【請求項１５】
エンジンの点火プラグ穴へねじ込むように構成されたハウジングと、
前記ハウジングの中心から軸方向に延び、本体部分と先端部分とを含む中心電極と、
前記ハウジングから放射状に内部へ延びる接地電極と、
前記ハウジングに取り付けられた点火室カップとを備え、前記ハウジングと前記点火室カップは所定の容積を区画しており、前記ハウジングは、前記ハウジングを完全に通して放射状に延びるガス通し空洞室を区画しており、前記ガス通し空洞室は、軸方向に関して、前記中心電極の前記本体部分と整合して位置付けられており、前記中心電極と前記接地電極とは前記容積の１／３の中に配置されていることを特徴とするプレチャンバー点火プラグ。
【請求項１６】
前記ガス通し空洞室は、前記ハウジングの周囲のまわりに等間隔に配置されたＮ個の筒状の空洞室を含み、前記Ｎは１より大きい整数であることを特徴とする請求項１５に記載のプレチャンバー点火プラグ。
【請求項１７】
前記ガス通し空洞室は点火火花が前記中心電極と前記接地電極との間で生成されるときに、前記ハウジング内に存在する燃焼済ガスを収容するように構成されていることを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載のプレチャンバー点火プラグ。
【請求項１８】
前記中心電極の前記本体部分は第１の高さを有し、前記ガス通し空洞室は、前記第１の高さとほぼ等しい第２の高さを有することを特徴とする請求項１５から請求項１７のいずれかに記載のプレチャンバー点火プラグ。     
【請求項１９】
エンジンの点火プラグ穴へねじ込むように構成されたハウジングと、
前記ハウジングの中心から延び出す中心電極と、
前記ハウジングから放射状に内部へ延びる接地電極と、
前記ハウジングに取り付けられた点火室カップとを備え、
前記ハウジングと前記点火室カップは所定の容積を区画しており、
前記ハウジングは、ガス通し空洞室と、このガス通し空洞室と流体的に連通した二次ガス空洞室を区画し、前記ガス通し空洞室は、前記ハウジングを完全に通して放射状に延びており、前記二次ガス空洞室は、前記ハウジングの内側の表面を通ることなく前記ハウジングの内部に放射状に延びており、前記ガス通し空洞室および前記二次ガス空洞室は、軸方向に関して、前記中心電極と整合して位置付けられ、かつ、前記接地電極の少なくとも一部と整合して位置付けられており、
前記中心電極と前記接地電極とは前記容積の１／３の中に配置されていることを特徴とするプレチャンバー点火プラグ。
【請求項２０】
前記ガス通し空洞室および前記二次ガス空洞室は点火火花が前記中心電極と前記接地電極との間で生成されるときに、前記ハウジング内に存在する燃焼済ガスを収容するように構成されていることを特徴とする請求項１９に記載のプレチャンバー点火プラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の点火プラグに関し、より詳細には、ガス通し空洞室をもつプレチャンバー点火プラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
この項は、本発明に関連する背景技術を開示するが、それは公知の従来技術として開示されるものではない。
【０００３】
点火プラグは、典型的には、エンジンの点火プラグ穴にねじ込まれるハウジングと、このハウジングの中心から軸方向に延び出す中心電極、およびハウジングから放射状に内部へ延び出す接地電極とを備える。点火プラグがエンジンに装着された状態では、中心電極と接地電極とは、エンジンのシリンダ内のガスに対して露出した状態におかれる。点火プラグは、中心電極と接地電極の間に火炎核を生成し、生成される炎は、シリンダ内に伝播してゆく。
【０００４】
プレチャンバー点火プラグは、予室付点火プラグ、あるいは点火室付点火プラグなどとも呼ばれる。プレチャンバー点火プラグは、ハウジングに装着され、中心電極と接地電極とを囲み収容する点火室カップを含んでいる。点火室カップは、点火室キャップとも呼ぶことができる。吸気行程の間に、未燃焼ガスは、点火室カップの底面を通って軸方向に延びる１つまたは複数のオリフィスを通して流れる。燃焼にあたり、プレチャンバー点火プラグは、中心電極と接地電極との間における点火火花の生成によって未燃焼ガスに点火する。動力行程の間に、すなわち燃焼行程の間に、点火火花に起因する火炎噴流は、オリフィスを通して流れて、プレチャンバー点火プラグの外部のシリンダ内の未燃焼ガスに点火する。特許文献１−４は上記の背景技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第４９８２０７０号明細書
【特許文献２】米国特許第４９８７８６８号明細書
【特許文献３】米国特許第６４６０５０６号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第１０１４４９７６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術のプレチャンバー点火プラグでは、点火室に残留する燃焼済ガスが点火を妨げるおそれがあった。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の課題に鑑み、点火性能が改善されたプレチャンバー点火プラグを提供することを目的とする。
【０００８】
本発明の他の目的は、強力な火炎噴流を生成するために点火室の容積を大きくした場合でも、点火室に残留した燃焼済ガスに起因する点火性能の低下を抑制することができるプレチャンバー点火プラグを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。
【００１０】
この項は、本発明に関する概略的な開示を与えるが、その全範囲またはその全特徴の包括的な開示ではない。
【００１１】
プレチャンバー点火プラグはハウジング、中心電極、接地電極および点火室カップを含んでいる。ハウジングはエンジンの点火プラグ穴へねじ込むように構成されている。中心電極はハウジングの中心から軸方向に延びている。接地電極は、ハウジングから放射状に内部へ延びている。点火室カップは、ハウジングに取り付けられている。ハウジングは、ハウジングを少なくとも部分的に通して放射状に延びるガス通し空洞室を区画する。
【００１２】
ガス通し空洞室はハウジングを完全に通して延びる場合がある。
【００１３】
ガス通し空洞室は、ハウジングの周囲のまわりに等間隔に配置されたＮ個の筒状の空洞室を含む場合がある。Ｎは１より大きい整数であり、例えば４とすることができる。
【００１４】
ガス通し空洞室は点火火花が中心電極と接地電極との間で生成されるときに、ハウジング内に存在する燃焼済ガスを収容するように構成されうる。
【００１５】
中心電極は、第１端部と、第１端部と反対側の第２の端部を有することができる。また、中心電極は本体部分と先端部分を含むことができる。本体部分は、第１端部から先端部分へ延びる場合がある。先端部分は、本体部分から第２端部へ延びる場合がある。
【００１６】
中心電極の本体部分は第１の高さを有することができる。ガス通し空洞室は、第１の高さとほぼ等しい第２の高さを有することができる。
【００１７】
ガス通し空洞室の第２の高さと、中心電極の本体部分の第１の高さとは、軸方向に関して整合して位置付けられる場合がある。
【００１８】
ハウジングと点火室カップは所定の容積を区画しており、中心電極と接地電極とは容積の１／２の中に配置されている場合がある。
【００１９】
中心電極と接地電極とは容積の１／３の中に配置されている場合がある。
【００２０】
ハウジングは、ガス通し空洞室と流体的に連通した二次ガス空洞室を区画する場合がある。この二次ガス空洞室はハウジングの内側の表面を通ることなくハウジングの内部に放射状に延びることができる。
【００２１】
ガス通し空洞室は、Ｕ字状の形を有することができる。
【００２２】
ガス通し空洞室および二次ガス空洞室は、軸方向に関して、中心電極と整合して位置付けられ、かつ、接地電極の少なくとも一部と整合して位置付けられる場合がある。
【００２３】
ガス通し空洞室および二次ガス空洞室は点火火花が中心電極と接地電極との間で生成されるときに、ハウジング内に存在する燃焼済ガスを収容するように構成されている場合がある。
【００２４】
この発明を適用可能な分野はここでの開示によって明らかにされる。この発明の概要における説明と具体的な例示とは、具体的な説明を与える用途だけを意図したものであって、本発明の技術的範囲を限定することを意図したものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１Ａ】図１Ａは、従来技術に係る点火プラグの側面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、従来技術に係る点火室カップの断面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、従来技術に係る点火プラグの部分断面図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、従来技術に係る点火プラグの側面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、従来技術に係る点火プラグの部分的な断面図であって、第１の点火火花が発生している状態を示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、従来技術に係る点火プラグの部分的な断面図であって、燃焼行程における状態を示す。
【図２Ｃ】図２Ｃは、従来技術に係る点火プラグの部分的な断面図であって、第２の点火火花が発生している状態を示す。
【図３】図３は、従来技術に係る点火プラグの部分的な断面図であって、第１の点火位置をもつ従来技術を示す。
【図４Ａ】図４Ａは、この明細書において開示される点火プラグの部分的な断面図であって、第２の点火位置をもつ点火プラグを示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、この明細書において開示される点火プラグの部分的な断面図であって、点火火花が発生している状態を示す。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明を適用した第１実施形態に係るプレチャンバー点火プラグの部分的な側面図であって、ガス通し室を有するプレチャンバー点火プラグを示し、点火室カップにおける構成要素の配置を透視によって示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、第１実施形態に係るプレチャンバー点火プラグの下側から見た模式図であって、点火室キャップにおける構成要素の配置を部分的な断面、もしくは部分的な透視によって示す。
【図５Ｃ】図５Ｃは、第１実施形態に係るプレチャンバー点火プラグの側面図であって、点火室カップにおける構成要素の配置を透視によって示す。
【図５Ｄ】図５Ｄは、第１実施形態に係るプレチャンバー点火プラグの側面から見た部分的な断面図であって、点火火花が発生している状態を示す。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明を適用した第２実施形態に係るプレチャンバー点火プラグの部分的な側面図であって、ガス通し空洞室と二次ガス空洞室とを有するプレチャンバー点火プラグを示し、点火火花が発生している状態を示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、第２実施形態に係るプレチャンバー点火プラグの部分的な側面図であって、点火室カップにおける構成要素の配置を透視によって示し、吸気行程における状態を示す。
【図６Ｃ】図６Ｃは、第２実施形態に係るプレチャンバー点火プラグの部分的な側面図であって、点火室カップにおける構成要素の配置を透視によって示す。
【図６Ｄ】図６Ｄは、第２実施形態に係るプレチャンバー点火プラグの下側から見た模式図であって、点火室キャップにおける構成要素の配置を部分的な断面、もしくは部分的な透視によって示す。
【００２６】
ここに説明された図面は、選択された実施形態を図示するためだけのものであって、すべての実用的な可能性を示すものではない。そして、ここに説明された図面は、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。複数の図面の図示にわたって、対応する参照符号は、対応する部分を指している。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、図面を参照しながら開示された発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００２８】
以下、本発明の複数の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２９】
図１Ａにおいて、従来技術による点火プラグ１０はインシュレータ１２、六角ナットが形成された頭部１４、ガスケット１６、ハウジング１８、中心電極２０、および接地電極２２を備える。インシュレータ１２は、中心電極２０に図示されない点火プラグワイヤーを接続するための図示されない端子を取り囲んでいる。図示されないエンジンのシリンダヘッドの点火プラグ穴に点火プラグ１０を締め付けたり、緩めたりするために、六角ナットが形成された頭部１４にはソケットレンチを嵌め込むことができる。ガスケット１６は、点火プラグ穴を密閉するためにシリンダヘッドに対して押し付けられる。
【００３０】
ハウジング１８はエンジンの点火プラグ穴へねじ込むように構成されている。例えば、ハウジング１８は点火プラグ穴の雌ねじと噛合うように調整され、構成された外ねじを備える。中心電極２０はハウジング１８の中心から軸方向に延び出している。接地電極２２は、ハウジング１８から放射状に内部へ延びている。点火プラグ１０が点火プラグ穴に装着された状態では、中心電極２０と接地電極２２とは、エンジンのシリンダ内のガスに対して露出した状態におかれる。点火プラグ１０は、中心電極２０と接地電極２２の間に火炎核を生成し、生成される炎は、シリンダ内に伝播してゆく。図１Ｂにおいて、従来技術による点火室カップ２４は、点火室カップ２４の底面を通って軸方向に延びるひとつ以上のオリフィス２６を区画し提供している。
【００３１】
図１Ｃにおいて、従来技術によるプレチャンバー点火プラグ２８はインシュレータ３０、六角ナットが形成された頭部３２、ガスケット３４、ハウジング３６、中心電極３８、接地電極４０、および点火室カップ４２を備える。インシュレータ３０は、中心電極３８に図示されない点火プラグワイヤーを接続するための図示されない端子を取り囲んでいる。図示されないエンジンのシリンダヘッドの点火プラグ穴にプレチャンバー点火プラグ２８を締め付けたり、緩めたりするために、六角ナットが形成された頭部３２にはソケットレンチを嵌め込むことができる。ガスケット３４は、点火プラグ穴を密閉するためにシリンダヘッドに対して押し付けられる。
【００３２】
ハウジング３６はエンジンの点火プラグ穴へねじ込むように構成されている。中心電極３８はハウジング３６の中心から軸方向に延びている。接地電極４０は、ハウジング３６から放射状に内部へ延びている。プレチャンバー点火プラグ２８は、中心電極３８と接地電極４０の間に火炎核を生成し、生成される炎は、シリンダ内に伝播してゆく。
【００３３】
点火室カップ４２は溶接部４４を使用して、ハウジング３６に装着されている。また、点火室カップ４２は中心電極３８および接地電極４０を囲み、収容している。吸気行程の間に、未燃焼ガスは、点火室カップ４２の底面を通って軸方向に延びるひとつまたは複数のオリフィス４６を通して流れる。よって、未燃焼ガスは、点火室カップ４２内に流れ込む。燃焼にあたり、プレチャンバー点火プラグ２８は、中心電極３８と接地電極４０との間における点火火花の生成によって未燃焼ガスに点火する。動力行程の間に、すなわち燃焼行程の間に、点火火花に起因する火炎噴流は、オリフィス４６を通して流れて、プレチャンバー点火プラグ２８の外部のシリンダ内の未燃焼ガスに点火する。
【００３４】
図１Ｄにおいて、従来技術に係るプレチャンバー点火プラグ２８ａは、上述のプレチャンバー点火プラグ２８に実質的な類似関係にある。以下の説明では、図１Ｄに図示された相違点、および追加点だけが説明される。中心電極３８ａは先端部分４８ａを含んでいる。また、接地電極４０ａは先端部分５０ａを含んでいる。中心電極３８ａおよび接地電極４０ａは、中心電極３８および接地電極４０に比べて、それらよりも上側にずらして位置付けられている。
【００３５】
ハウジング３６ａと点火室カップ４２ａとの内側の表面、および中心電極３８ａと接地電極４０ａとの外側の表面は、点火室５２ａを区画し、提供している。点火室５２ａは、先端部分４８ａと先端部分５０ａとの間の火花ギャップよりも上側、すなわちインシュレータ３０ａ側と、火花ギャップよりも下側、すなわち点火室カップ４２ａ側との両方に容積を有する。下側容積は、上側容積おりも明らかに大きい。複数のオリフィス４６は、下側容積に連通している。しかも、複数のオリフィス４６は、下側容積の中の下部にだけ連通している。よって、上側容積は、オリフィス４６から遠く離れている。上側容積は、ハウジング３６ａとインシュレータ３０ａと中心電極３８ａとによって区画される。上側容積は、筒状または円筒状の空間である。中心電極３８ａと接地電極４０ａとは、図中の上方へずらされているから、プレチャンバー点火プラグ２８ａの点火室５２ａの容積は、プレチャンバー点火プラグ２８の中の点火室の容積より大きい。中心電極３８ａおよび接地電極４０ａの体積も、点火室５２ａの容積を増加させるために縮小されている。
【００３６】
図２Ａにおいて、プレチャンバー点火プラグ２８ａはエンジン５４に装着された状態で図示されている。エンジン５４の最初の吸気行程の間に、未燃焼ガス５６がオリフィス４６ａを通して点火室５２ａの中に流入する。燃焼にあたり、プレチャンバー点火プラグ２８ａは、中心電極３８ａと接地電極４０ａとの間に点火火花５７を生成することによって、点火室５２ａ内の未燃焼ガス５６に点火する。
【００３７】
図２Ｂを追加的に参照することにより、点火火花から生じた火炎噴流は点火室５２ａの内部にわたって伝播し、オリフィス４６ａを通して伝播し、さらに、生じた火炎噴流はシリンダ内にわたって伝播する。この結果、点火火花から生じた火炎噴流は、未燃焼ガス５６を燃焼させ、シリンダ内に燃焼済ガス５８を残す。エンジン５４の動力行程、すなわち燃焼行程の間に、未燃焼ガスの上記の燃焼はシリンダ内の圧力を上昇させ、トルクを生成するために、シリンダ内の図示されないピストンを駆動する。エンジン５４の排気行程の間に、燃焼済ガス５８の一部は点火室５２ａから引き出され、取り除かれる。
【００３８】
図２Ｃにおいて、エンジン５４の後続の吸入行程の間に、未燃焼ガス６０がオリフィス４６ａを通して点火室５２ａに流れ込むとき、燃焼済ガス５８の一部は点火室５２ａに残っている。燃焼にあたり、プレチャンバー点火プラグ２８ａは、中心電極３８ａと接地電極４０ａとの間における点火火花６２の生成によって未燃焼ガス６０に点火する。
【００３９】
図３において、プレチャンバー点火プラグ２８ａによる燃焼効率に影響する要因は、点火火花位置、点火室の容積、およびオリフィス直径を含む。点火火花位置は、点火室５２ａの上部の端から中心電極３８ａの先端部分４８ａの下側端部までの距離６４によって示される。点火室５２ａの容積は、点火室５２ａの容積である。ハウジングと点火室カップは所定の容積をもつ点火室５２ａを区画している。オリフィス直径は、ひとつ以上のオリフィス４６ａのひとつ以上の直径６６である。
【００４０】
図４Ａにおいて、ここに開示されたプレチャンバー点火プラグ６８は、エンジン７２の点火プラグ穴７０に設置されている。エンジン７２は天然ガス機関のような火花点火機関である。天然ガス機関は、高い燃焼効率と少ない排気成分とを実現するために、長い耐久寿命と高い点火性能とをもつ点火プラグを必要とする。プレチャンバー点火プラグ６８は、これらの必要条件を満たすように設計される。
【００４１】
プレチャンバー点火プラグ６８は、端子を含むインシュレータ７４、ハウジング７６、中心電極７８、接地電極８０、および点火室カップ８２を備える。端子を含むインシュレータ７４は、ハウジング７６の上端から突出しており、中心電極７８に、図示されない点火プラグワイヤーを接続するために利用される。ハウジング７６はエンジンの点火プラグ穴７０へねじ込むように構成されている。例えば、ハウジング７６は点火プラグ穴７０の雌ねじと噛合うように調整され、構成された外ねじを備える。
【００４２】
中心電極７８はハウジング６の中心から延びている。接地電極８０は、ハウジング７６から放射状に内部へ延びている。点火室カップ８２は溶接部８４を使用して、ハウジング７６に装着されている。溶接部８４は、レーザー溶接部によって形成することができる。点火室カップ８２は中心電極７８および接地電極８０を囲む。点火室カップ８２は、点火室カップ８２の底面を通って軸方向に延びるひとつ以上のオリフィス８６を区画している。中心電極７８は先端部分８８を含んでいる。また、接地電極８０は先端部分９０を含んでいる。ハウジング７６および点火室カップ８２の内側の表面は、点火室９２を区画し、提供している。
【００４３】
プレチャンバー点火プラグ６８の中心電極７８の高さは、図３のプレチャンバー点火プラグ２８ａの中心電極３８ａの高さより小さい。その結果、距離９４によって示されたプレチャンバー点火プラグ６８の火花点火位置は、距離６４によって示されたプレチャンバー点火プラグ２８ａの火花点火位置とは異なる。距離９４は、距離６４より小さい。このような距離関係を図示するために、プレチャンバー点火プラグ２８ａの中心電極３８ａおよび接地電極４０ａは、破線によって図示されている。距離９４に起因して、中心電極７８および接地電極８０は、点火室９２の容積の１／２以下の中に配置されている。例えば、中心電極７８と接地電極８０とは、点火室９２の容積の１／３の中に配置されている。図示されるように、中心電極７８および接地電極８０を収容する容積部分は、点火室９２の上部に位置している。
【００４４】
プレチャンバー点火プラグ２８ａの点火火花位置とプレチャンバー点火プラグ６８の点火火花位置との間の違いにより、プレチャンバー点火プラグ６８の点火室９２の容積は、プレチャンバー点火プラグ２８ａの中の点火室５２ａの容積より大きい。その結果、プレチャンバー点火プラグ６８の火炎噴流の速度は、プレチャンバー点火プラグ２８ａの火炎噴流の速度より高い。これは、エンジン７２の燃焼効果を改善する。
【００４５】
図４Ｂにおいて、未燃焼ガス９６は吸入行程の間に、オリフィス８６を通って点火室９２に流れ込む。未燃焼ガス９６が点火室９２に入るとき、点火室９２は先の燃焼行程から残された燃焼済ガス９８を収容していることがある。したがって、燃焼にあたっては、中心電極７８および接地電極８０は燃焼済ガス９８によって包囲されることがあり、したがって、未燃焼ガス９６に点火することができずに失火を生じるおそれがある。
【００４６】
図５Ａから図５Ｄにおいて、プレチャンバー点火プラグ６８を基礎的な構成とし、それに類似の、プレチャンバー点火プラグ６８ａを説明する。プレチャンバー点火プラグ６８ａは、この明細書により開示された発明の実施形態である。以下の説明では、主として、先行いて説明された構成との相違点、および追加点が説明される。
【００４７】
プレチャンバー点火プラグ６８ａは、エンジン７２にねじ込まれるハウジング７６ａと、ハウジング７６ａ内に支持され中心電極７８ａを保持するインシュレータ７４ａとを有する。プレチャンバー点火プラグ６８ａは、オリフィス８６ａが形成された点火室キャップ８２ａを有する。点火室キャップ８２ａは、溶接部８４ａによってハウジング７６ａに装着されている。プレチャンバー点火プラグ６８ａのハウジング７６ａは、ハウジング７６ａを通して、すなわち貫通するように放射状に延びる少なくともひとつのガス通し空洞室１００ａを区画する。ガス通し空洞室１００ａは点火火花１０１ａが中心電極７８ａと接地電極８０ａとの間で生成されるときに、ハウジング７６ａ内に存在する燃焼済ガスを収容するように構成されている。言い換えると、ガス通し空洞室１００ａは、点火室９２ａに残された燃焼済ガス９８が流れ込むことができる追加的な容積を提供することにより、中心電極７８ａと接地電極８０ａとの周囲にまで未燃焼ガス９６が到達することを許容する。ガス通し空洞室１００ａによって提供される追加的な空洞室の容積は、中心電極７８ａと接地電極８０ａとの周囲にまで未燃焼ガス９６が到達できるように設定されている。
【００４８】
ハウジング７６ａの内面と中心電極７８ａとインシュレータ７４ａとは、点火室９２ａ内において、環状の上部容積室、言い換えると環状の上部点火室を区画している。上部点火室は、上方向へ向けて閉じられている。ガス通し空洞室１００ａは、上部点火室から径方向外側に延び出す追加容積を提供する。ガス通し空洞室１００ａは、追加的な空洞室とも呼ぶことができる。追加的な空洞室は、上部点火室より径方向外側に位置している。未燃焼ガスは、オリフィス８６ａを通して点火室９２ａに流れ込み、点火室９２ａ内を上に向けて流れる。中心電極７８ａと接地電極８０ａとの間、およびその近傍に残留していた燃焼済ガスは、未燃焼ガスに押されて径方向外側に流れ、ガス通し空洞室１００ａへ押し込まれる。
【００４９】
図示されるように、ガス通し空洞室１００ａはハウジング７６ａを完全に通して延びる複数の筒状の穴によって提供されうる。ガス通し空洞室１００ａは、ハウジング７６ａを通して放射状に延びる。筒状の空洞室は、円形の穴によって提供される。空洞室の直径は、２ｍｍから５ｍｍとすることができる。代替的に、ガス通し空洞室１００ａは非円形の穴によって提供することができる。このような円形または非円形の空洞室は、ハウジング７６ａを少なくとも部分的に通して延びることができる。さらに、図５Ｂの中で端的に図示されるように、円形か非円形の穴はハウジング７６ａの周囲のまわりに等間隔に配置することができる。ガス通し空洞室１００ａは、Ｎ個の筒状の空洞室を含むことができる。このＮは１より大きい整数である。例えば、Ｎは、４である。
【００５０】
中心電極７８ａは、本体部分と、先端部分９０ａとを備えることができる。中心電極７８ａは、本体部分と先端部分９０ａとだけから構成されうる。中心電極７８ａの本体部分は第１の高さを有し、ガス通し空洞室１００ａは、第１の高さとほぼ等しい第２の高さを有する。中心電極７８ｂは、第１端部と、第１端部の反対側の第２端部とを有することができる。本体部分は、第１端部から先端部分９０ａへ延びており、先端部分９０ａは、本体部分から第２端部へ延びている。加えて、図示されるように、ガス通し空洞室１００ａの第２の高さは、プレチャンバー点火プラグの軸方向に関して、中心電極７８ａの本体部分の第１の高さと整合するように、言い換えると、径方向に沿って見たときに重複するように、位置付けられている。ガス通し空洞室１００ａは、軸方向に関して、中心電極７８ａの本体部分と整合して位置付けられている。多様な実施形態において、ガス通し空洞室１００ａの高さは、中心電極７８ａの本体部分の高さとは異なるかもしれないし、および／または、ガス通し空洞室１００ａの高さは、中心電極７８ａの本体部分の高さから軸方向にずれて位置付けられることがある。
【００５１】
図５Ｄに端的に図示されるように、未燃焼ガス９６は吸入行程の間に、オリフィス８６ａを通して点火室９２ａに流れ込む。未燃焼ガス９６が点火室９２ａに流れ込むにつれて、未燃焼ガス９６は点火室９２ａの上端部に向けて燃焼済ガス９８を押し込み、さらに、ガス通し空洞室１００ａの中へ燃焼済ガス９８を押し込む。したがって、燃焼にあたっては、中心電極７８ａおよび接地電極８０ａは未燃焼ガス９６によって包囲され、したがって、未燃焼ガス９６に点火する。このように、ガス通し空洞室１００ａは、プレチャンバー点火プラグ６８ａの点火火花位置に起因して生じるかもしれない失火を抑制する。この結果、点火火花位置に起因する燃焼効率における改良が実現される。
【００５２】
図６Ａから図６Ｄを参照して、プレチャンバー点火プラグ６８ａと同様のプレチャンバー点火プラグ６８ｂを説明する。プレチャンバー点火プラグ６８ａは、この明細書により開示された発明の実施形態である。以下の説明では、主として、図５Ａの図示との相違点、および追加点が説明される。
【００５３】
プレチャンバー点火プラグ６８ｂは、エンジン７２にねじ込まれるハウジング７６ｂと、ハウジング７６ｂ内に支持され中心電極７８ｂを保持するインシュレータ７４ｂとを有する。プレチャンバー点火プラグ６８ｂは、オリフィス８６ｂが形成された点火室キャップ８２ｂを有する。点火室キャップ８２ｂは、溶接部８４ｂによってハウジング７６ｂに装着されている。プレチャンバー点火プラグ６８ｂは、二次ガス空洞室１０２ｂを区画し、提供する。ハウジング７６ｂは、ガス通し空洞室１００ｂと流体的に連通した二次ガス空洞室１０２ｂを区画する。この二次ガス空洞室１０２ｂはハウジング７６ｂの内側の表面を通ることなくハウジング７６ｂの内部に放射状に延びる。言い換えると、二次ガス空洞室１０２ｂは、ハウジング７６ｂの外側の表面から、ハウジング７６ｂの径方向外側の部分だけに凹部として形成されている。
【００５４】
図６Ａに図示されるように、ガス通し空洞室１００ｂおよび二次ガス空洞室１０２ｂは点火火花１０３ｂが中心電極７８ｂと接地電極８０ｂとの間で生成されるときに、ハウジング７６ｂ内に存在する燃焼済ガスを収容するように構成されている。二次ガス空洞室１０２ｂは、ガス通し空洞室１００ｂに対して追加される追加的な容積を提供する。二次ガス空洞室１０２ｂは、燃焼済ガスを収容するための容積を、ガス通し空洞室１００ｂだけによって提供される容積から、増加させる。言い換えると、ガス通し空洞室１００ｂおよび二次ガス空洞室１０２ｂは、点火室９２に残された燃焼済ガス９８が流れ込むことができる追加的な容積を提供することにより、中心電極７８ｂと接地電極８０ｂとの周囲にまで未燃焼ガス９６が到達することを許容する。
【００５５】
ガス通し空洞室１００ｂおよび二次ガス空洞室１０２ｂによって提供される追加的な空洞室の容積は、中心電極７８ｂと接地電極８０ｂとの周囲にまで未燃焼ガス９６が到達できるように設定されている。この実施形態では、ガス通し空洞室１００ｂおよび二次ガス空洞室１０２ｂによって、追加的な空洞室が提供されている。ガス通し空洞室１００ｂおよび二次ガス空洞室１０２ｂは、プレチャンバー点火プラグ６８ａの軸方向に関して、中心電極７８ｂと整合して、言い換えると径方向に沿って見ると重複するように、位置付けられている。さらに、ガス通し空洞室１００ｂおよび二次ガス空洞室１０２ｂは、軸方向に関して、接地電極８０ｂの少なくとも一部と整合して、すなわち径方向に沿って見ると重複するように、位置付けられている。ガス通し空洞室１００ｂおよび二次ガス空洞室１０２ｂは、軸方向に関して、中心電極７８ｂと整合し、かつ、接地電極８０ｂの少なくとも一部と整合するように位置付けられている。
【００５６】
図６Ｃおよび図６Ｄで示されるように、二次ガス空洞室１０２ｂはＵ字状の形を有することができる。この二次ガス空洞室１０２ｂの形状は、Ｄ字状とも呼ぶことができる。二次ガス空洞室１０２ｂは、プレチャンバー点火プラグ６８ａの径方向外側から見た場合に、プレチャンバー点火プラグ６８ａの上部に周方向に延びるまっすぐな上縁を有し、プレチャンバー点火プラグ６８ａの下部に湾曲したＵ字状の下縁を有する。上縁のほぼ中央には、ガス通し空洞室１００ｂが位置付けられている。よって、ガス通し空洞室１００ｂと、二次ガス空洞室１０２ｂとは、点火室９２ｂから、径方向外側に向けて延び、その後、下方向、すなわち燃焼室の方向に向けて延びる空洞室を区画し、提供している。
【００５７】
ハウジング７６ｂの周方向に関する二次ガス空洞室１０２ｂの最大幅は、上縁において与えられている。ハウジング７６ｂの周方向に関する二次ガス空洞室１０２ｂの最大幅は、ハウジング７６ｂの周方向に関するガス通し空洞室１００ｂの最大幅よりも大きい。このため、ガス通し空洞室１００ｂと、二次ガス空洞室１０２ｂとは、点火室９２ｂから、径方向外側に向けて延び、その後、周方向に向けて広がる空洞室を区画し、提供している。
【００５８】
二次ガス空洞室１０２ｂは、ハウジング７６ｂの軸方向および周方向に関して、ガス通し空洞室１００ｂよりも大きい空洞室を提供する。二次ガス空洞室１０２ｂは、ハウジング７６ｂの径方向外側の部分にだけ形成されているから、二次ガス空洞室１０２ｂが提供する径方向の大きさ、すなわち径方向深さは浅い。しかし、二次ガス空洞室１０２ｂは、ガス通し空洞室１００ｂから見て、ハウジング７６ｂの径方向外側、すなわち点火室９２ｂから遠く離れ、かつエンジン７２に近い部位において、拡張された空洞を提供する。
【００５９】
ガス通し空洞室１００ｂは、円筒内面によって区画されている。これに代えて、ガス通し空洞室１００ｂも、Ｕ字状、またはＤ字状と呼びうる形状を有していてもよい。
【００６０】
以上に述べた実施形態の説明は、図示と説明のために与えられたものである。そこには、発明を限定する意図や、網羅的にする意図はない。それぞれの個別の構成要素、または特定の実施形態の特徴は、その特定の実施形態に限定されない。しかし、具体的に図示され説明されていない限り、適用可能であれば、それらは互いに入れ替え可能であり、特定の選ばれた実施形態において利用可能である。それぞれの個別の構成要素、または特定の実施形態の特徴は、多くの手法に変形可能でもある。それらの変形例は本発明からの派生物として考慮されるべきではなく、すべてのそれらの変形例は本発明の技術的範囲に属するべきものとして意図されている。
【００６１】
以上、開示された発明の好ましい実施形態について説明したが、開示された発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、開示された発明の技術的範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。開示された発明の技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００６２】
１０、２８、２８ａ、６８、６８ａ、６８ｂ  点火プラグ、
１８、３６、３６ａ、７６、７６ａ、７６ｂ  ハウジング、
２０、３８、３８ａ、７８、７８ａ、７８ｂ  中心電極、
２２、４０、４０ａ、８０、８０ａ、８０ｂ  接地電極、
２４、４２、４２ａ、８２、８２ａ、８２ｂ  点火室カップ、
２６、４６、４６ａ、８６、８６ａ、８６ｂ  オリフィス、
５２ａ、９２、９２ａ、９２ｂ  点火室、
１００ａ、１００ｂ  ガス通し空洞室、
１０２ｂ  二次ガス空洞室。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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